Полная намагничивающая сила и магнитная характеристика машины

Статья является завершением трех предыдущих статей по вычислению намагничивающей силы (НС) в воздушном зазоре, зубцовой зоне, ярме, якоре и полюсе. Описано как получается результирующая НС.

Сложив вычисленные намагничивающие силы участков магнитной цепи, получим намагничивающую силу машины на один полюс:

Fв = Fδ + Fz + Fa + Fm + Fя , (1)

причем

Fв = ωв × iв . (2)

Если повторить расчет Fв для ряда значений основного потока Фδ, то можно построить (рисунок 1, кривая 1) зависимости Фδ = f(Fв) или  Фδ = f(iв), которые отличаются только масштабом по оси абсцисс. Такие зависимости называются кривыми намагничивания или магнитными характеристиками машины.

Магнитная характеристика машины

Рисунок 1. Магнитная характеристика машины

Начальная, прямолинейная, часть магнитной характеристики соответствует насыщенному состоянию магнитной цепи, когда намагничивающая сила ферромагнитных участков этой цепи весьма малы по сравнению с Fδ. Поэтому, если провести касательную 2 к начальной части кривой 1 рисунка 1, то она представит собой зависимость Фδ = f(Fδ). Разность абсцисс кривой 1 и прямой 2 равна сумме намагничивающих сил ферромагнитных участков магнитной цепи.

Степень насыщения магнитной цепи характеризуется коэффициентом насыщения

(3)

который можно определить также по магнитной характеристике машины (рисунок 1):

Строить машину с ненасыщенной магнитной цепью невыгодно, так как при этом материалы будут недоиспользованы и машина получится тяжелой. Нецелесообразно также строить машину с чрезвычайно насыщенной магнитной цепью, так как в этом случае Fв велико и необходимо выполнить мощную обмотку возбуждения с большим расходом меди или алюминия и с большими потерями мощности на возбуждение. По этим причинам электрические машины изготавливаются с умеренным насыщением при нормальном режиме. При этом рабочая точка лежит несколько выше колена магнитной характеристики (около точки С на рисунке 1). Обычно при нормальном магнитном потоке kµ = 1,20 – 1,35, а в некоторых случаях kµ = 1,7 – 2,0.

При проектировании машины сечения участков магнитной цепи выбираются обычно таким образом, чтобы при номинальном режиме значения индукции находились в пределах, указанных в таблице 1.

Таблица 1

Участок магнитной цепи

Значение индукции, Т

Сердечник якоря
Зубцы якоря в наименьшем сечении
Полюс
Ярмо станины:
а) стальное литье и стальной прокат
б) чугунное литье
Воздушный зазор
1,0 – 1,5
1,8 – 2,5
1,2 – 1,6

1,1 – 1,2
0,5 – 0,7
0,5 – 1,0

Для изготовления полюсов применяется также холоднокатаная электротехническая сталь. При этом в полюсах допускается Bm = 1,8 Т. Плотность тока в медной обмотке возбуждения обычно находится в пределах 2,0 – 3,5 А/мм², а в алюминиевых обмотках примерно на 20% меньше.

Для ориентировки во встречающихся соотношениях приведем сводные значения данных расчета магнитной цепи двигателя постоянного тока на 14 кВт, 220 В, 1000 об/мин, имеющего геометрические размеры: Da = 24,5 см; la = 12,5 см; δ = 0,22 см. Для этого двигателя при номинальном потоке намагничивающие силы на один полюс равны: Fδ = 1720 А, Fz = 350 А, Fa = 35 А, Fm = 110 А, Fя = 230 А и Fв = 2445 А. При этом kµ = 1,42.

Отметим, что иногда расчет магнитной цепи ведут на два полюса.

Источник: Вольдек А. И., "Электрические машины. Учебник для технических учебных заведений" – 3-е издание, переработанное – Ленинград: Энергия, 1978 – 832с.

07 апреля 2013 | Трансформаторы

Расчет магнитной цепи производится с целью определения намагничивающего тока и магнитных потерь. Расчет реактивной составляющей намагничивающего тока можно выполнить двумя методами. Первый метод Первый метод аналогичен методу расчета магнитной цепи машины постоянного...

13 февраля 2015 | Электротехника

Если взять концы двух проводников, присоединенных к полюсам источника электрического напряжения, и сблизить их почти вплотную, то между концами проводников образуется искра. Вследствие плохого контакта концы проводников будут нагреваться, и...

28 сентября 2014 | Машины постоянного тока

Общие сведения В автоматических устройствах возникает необходимость усиления электрической мощности, получаемой от различных маломощных измерительных элементов или преобразователей (температуры, давления, влажности, химического свойства среды и так далее). В частности, преобразователями скорости...

17 июля 2013 | Электротехника

Ошибки при соединении в треугольник При соединениях иногда допускают ошибки, в результате которых вместо треугольника (рисунок 1, а) получается другое соединение (рисунок 1, в). Его причина – другое направление намотки одной...

24 апреля 2015 | Электротехника

Допустим, что на электростанции установлен генератор однофазного переменного тока мощностью 240 кВА, напряжением 1200 В. Ток, который может отдать генератор в сеть, Рисунок 1. Фазометр для измерения cos φ Разберем случай, когда...

Информационный сайт "Электромеханика", © 2011-2019. Копирование материалов запрещено.